Materiais de mudança de fase (PCM) para aplicações em refrigeração ou criogenia

• Autor(a) principal: Sousa, Ana Filipa Pinto
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/30127
• topic: Materiais de mudança de fase; Refrigeração; Acumulação de frio; Biopolímeros; Organização macromolecular; Transferência de calor

O recurso a energias verdes é, cada vez mais, um tema incontornável já que as energias não renováveis se tornaram num problema devido à grande dependência que temos delas e ao respetivo impacto ambiental. Por exemplo, as arcas congeladoras são equipamentos de produção de frio que servem para conservar alimentos necessitando de estar permanentemente ligadas à rede elétrica, de modo a que o compressor possa ser ligado assim que seja necessário. Estes equipamentos acabam por consumir alguma energia, principalmente quando requerem congelamento de alimentos ou quando são sujeitos a aberturas frequentes. Assim, um controlo inteligente destes equipamentos poderá ser uma das soluções para minimizar os custos energéticos, adequando os consumos a períodos de menor tarifa ou à disponibilidade de energias renováveis e deslocalizadas. De modo a conseguir-se um consumo mais eficiente de uma arca frigorifica, surgiu a ideia de desenvolver um sistema de refrigeração combinando um painel solar e armazenamento de frio com recurso a materiais de mudança de fase (PCM), com temperaturas de fusão adequadas para o congelamento de alimentos, tais como as composições eutécticas nos sistemas H2O-NaCl ou H2O-KCl. Entretanto, no sentido de garantir a estabilização e organização do sistema, foi adicionado um gelificante. Os gelificantes estudados foram a gelatina, que é constituída por colagénio; e o amido de milho. Foi ainda adicionada uma fase condutora à base de grafite com vista a aumentar a condutividade térmica das formulações. A metodologia Taguchi foi utilizada com vista a selecionar a melhor formulação tendo-se recorrido à medição da massa específica e da condutividade térmica como critério de escolha. As formulações mais relevantes foram ainda analisadas por calorimetria diferencial de varrimento (DSC) para avaliar o desempenho térmico, bem como por difração de raios-X (DRX) e por microscopia eletrónica de varrimento (SEM) para caracterizar estruturalmente os diferentes sistemas. O impacto da composição das formulações na organização macromolecular dos diferentes sistemas, foi avaliado por comparação com os dados recolhidos para um outro sistema semelhante, contendo óleo de girassol, preparado paralelamente por outro estudante. Os resultados obtidos indicaram que o sistema com óleo era o mais indicado, pois a presença do óleo parece conferir maior estabilidade e homogeneidade à emulsão de mudança de fase. Para este sistema, obteve-se uma condutividade térmica de 0,58 W/m·K, e uma gama de temperatura de operação entre -25 ºC e 0 ºC, enquanto que para a melhor formulação (preparada na sua ausência de óleo) a condutividade térmica foi de 0,66 W/m·K, e a gama de temperatura de operação encontra-se entre -25 ºC e 0 ºC.